Riippumatta siitä, kuinka hienostunut liikeohjaimesi on, se ei voi voittaa huonosti suunniteltua sähkömekaanista järjestelmää.

Liikeohjausjärjestelmät koostuvat kolmesta pääkomponentista: paikannusmekanismista, moottorin käyttöelektroniikasta ja liikeohjaimesta. Jokainen näistä osista tulee valita huolellisesti, mutta parhaan järjestelmän tuloksen saavuttamiseksi suunnittele ensin paikannusmekanismi. Jos mekanismi ei täytä vaatimuksia, käytöt ja liikeohjain eivät voi korvata eroa.

Ensimmäinen askel minkä tahansa liikejärjestelmän suunnittelussa on prosessin täydellinen kuvaus ja ymmärtäminen. Tee luettelo komponenttien suorituskykyparametreista tästä kuvauksesta. Tämä luettelo sisältää ensimmäisen asteen parametrit, kuten akselien lukumäärän, kunkin akselin kulkupituuden, liikkeen tarkkuuden (mukaan lukien resoluutio, toistettavuus ja tarkkuus), hyötykuorman kapasiteetin ja vaiheiden fyysisen koon. Vähemmän ilmeisiä, mutta yhtä tärkeitä parametreja ovat ympäristörajoitteet tai -haasteet, taajuusmuuttajan valinta, käyttö useissa asennoissa, kaapelien hallinta moniakselisissa kokoonpanoissa, käyttöiän suunnittelu ja integroinnin helppous. Näiden parametrien nopea tarkastelu osoittaa, että ne kaikki liittyvät paikannusmekanismiin, joten näiden komponenttien perusteellinen arviointi on ratkaisevan tärkeää projektin onnistumisen kannalta.

Sovellus määrittää, onko paikannusvaihe lineaarinen, pyörivä vai sisältääkö asemointiasteiden yhdistelmän moniakselijärjestelmään. Jopa melko yksinkertaisissa yksiakselisissa sovelluksissa on monia näkökohtia. Kuormat ovat olennainen osa tätä profiilia, sillä hyötykuorman painon ja siirtymän (painopisteen) kaltaiset asiat voivat vaikuttaa dramaattisesti liikevaatimuksiin. Ota huomioon tyypilliset ja suurimmat kuorman painot sekä suurin ja pienin etäisyys, joka vaiheen on kuljettava, vaaditut ajonopeudet ja kiihtyvyys.

On tärkeää pitää näyttämöä kiinteänä osana suurempaa järjestelmää. Esimerkiksi lavan asennuksella ja asennusrakenteella on dramaattinen vaikutus näyttämön suorituskykyyn ja kykyyn täyttää vaatimukset. Esimerkiksi nopeassa tarkastussovelluksessa, jossa näytteet värähtelevät nopeasti edestakaisin kameran alla, lineaarinen paikannusvaihe tulisi asentaa rakenteeseen, joka kestää liikkuvan kuorman "maalin ravistimen vaikutuksen". Samoin pitkäliikenteinen lineaarinen lava, joka on valittu korkean tasaisuuden tarkkuuden vuoksi, on asennettava sopivan tasaiselle pinnalle, jotta vältetään vääristymät siitä, että lava mukautuu epätasaiseen pintaan.

Ota huomioon myös järjestelmän käyttöiän vaatimukset määritellessään vaihemäärityksiä. Jos vaatimukset muuttuvat koneen käyttöiän aikana, se saattaa asettaa järjestelmän paikannusvaiheen toleranssin ulkopuolelle ja heikentää koneen tarkkuutta, tuottavuutta ja luotettavuutta. Kuten minkä tahansa liikkuvan osan kohdalla, paikannusominaisuudet voivat muuttua pitkäaikaisessa käytössä. Varmista, että lava on mitoitettu täyttämään liikevaatimukset koneen aiotun käyttöiän aikana.

Muita tekijöitä ovat järjestelmän koko ja ympäristörajoitteet. Harkitse sekä vaaka- että pystysuuntaisia ​​kokorajoituksia. Tekijöitä, jotka voivat vaikuttaa järjestelmän kokonaisjalanjälkeen, ovat se, onko taajuusmuuttajan mekaniikka ulkoinen vai sisäinen ja miten kaapelointia hallitaan. Ympäristörajoituksia voivat olla puhdastilasovellukset, joissa koneen liikkuvien osien on tuotettava vähän hiukkasia, tai likaiset ympäristöt, joissa ympäristön hiukkaset voivat aiheuttaa liiallista kitkaa lavan sisällä ja vaikuttaa luotettavuuteen ja suorituskykyyn. Käyttölämpötila on keskeinen ympäristökysymys, joka voi vaikuttaa dramaattisesti näyttämön suorituskykyyn. Jo kahden tai kolmen asteen lämpötilan muutos voi aiheuttaa riittävän laajenemisen vaihetoleranssin muuttamiseksi.

Monet sovellukset vaativat moniakselista liikettä. Moniakselisessa järjestelmässä vaiheet on pinottava, jotta ne voivat liikkua eri suuntiin. Esimerkiksi piikiekkojen tarkastusjärjestelmä saattaa joutua tarjoamaan lineaarisenXjaYliikettä sekä pyörimistätheta. Tällaisissa järjestelmissä on tärkeää ottaa huomioon, kuinka geometria vaikuttaa toleransseihin muussa järjestelmässä. Esimerkiksi kun kaksi tasoa on pinottu päällekkäin, ylin lava voi taipua kulkunsa päissä. Yläasteen taipuma on alaportaan ulokekuormituksen funktio. Tämä taipuma on otettava huomioon tai harkittava erilaista konfiguraatiota. Lavan valmistajan tulee varmistaa, että pinottujen vaiheiden tekniset tiedot täyttävät sovellusvaatimukset.

Monivaiheisissa järjestelmissä kaapelien hallinnasta voi tulla logistiikka- ja luotettavuusongelma. Kaapelit jäävät usein huomiotta, mutta ne voivat vaikuttaa järjestelmän käyttöikään, geometriaan ja suorituskykyyn. Etsi lavan valmistajalta innovatiivisia kaapelointiratkaisuja. Näitä voivat olla kaapelien integrointi sisäisesti hankauksen ja vedon vähentämiseksi tai yhden ulkoisen kaapeliliitännän käyttäminen ulkoisten kaapeliliittimien sijaan joustavuuden lisäämiseksi.

Järjestelmäaseman valinta on keskeinen tekijä. Kaksi yleisintä käyttötyyppiä ovat kuularuuvi- ja lineaarimoottorikäytöt. Kuularuuvikäytöt ovat edullisia ja helppoja ymmärtää. Luonnollisen vaimennuksen ansiosta niitä on helppo hallita ja jarru voidaan helposti lisätä. Toisaalta mekaaninen kitka voi vaikeuttaa vakionopeuden ylläpitämistä. Joissakin olosuhteissa, kuten äärimmäisissä lämpötila- tai kosteusolosuhteissa, kuularuuvin nousu voi muuttua ja vaikuttaa tarkkuuteen. Jos lämpövaikutukset ovat ongelma, lineaarinen kooderi saattaa olla tarpeen tai lineaarimoottorivaihe voi olla parempi valinta.

Lineaarimoottorikäyttöiset voimansiirrot koostuvat magneettikisko- ja kelakokoonpanosta. Magneettinen rata on tyypillisesti paikallaan ja koostuu sarjasta kestomagneetteja, jotka on asennettu teräsalustaan. Kelakokoonpano sisältää kaikki kuparikäämit ja se kiinnitetään tyypillisesti liukuvan vaiheen kelkkaan. Joissakin lineaarisissa moottorivaiheissa on kestomagneetit liukuvassa vaunukokoonpanossa kaapeloinnin yksinkertaistamiseksi, mutta magneetin pituus rajoittaa näiden järjestelmien kulkua.

Lineaarimoottorikäytöt ovat tyypillisesti parhaita kevyille tai kohtalaisille kuormituksille suurissa nopeuksissa, vakionopeuksissa tai pitkän matkan sovelluksissa. Lineaarimoottorikäytöillä on paljon pidempi liikekyky kuin kuularuuvivoimansiirroilla, koska ne eivät painu matkan pituuden kasvaessa. Ne voivat tarjota paremman nopeudenhallinnan, mutta liikkuva kela ja lineaarinen kooderielektroniikka tekevät kaapelinhallinnasta monimutkaisempaa. Lisäksi suuret lineaarikäytöt ovat raskaampia ja voivat tulla kalliiksi matkan pituuden ja magneetin koon kasvaessa.

Tärkeä näkökohta vetotyyppiä valittaessa on pysäytyskyky ja asennussuunta. Lineaarimoottorikäytöt liikkuvat vapaasti ilman tehoa, kun taas kuularuuvikäytöissä on kitka vaimentaa liikettä. Tämä on erityisen tärkeää sovelluksissa, joissa taajuusmuuttaja on asennettava pystysuoraan. Koska lineaarimoottorinen vaihe on käytännössä kitkaton, tehon menetys antaa vaunun pudota vapaasti. Lisäksi painovoima on aina voitettava, mikä asettaa moottorille suuren jatkuvan voimatarpeen. Kuularuuvikäytöt sopivat paremmin pystysovelluksiin, koska lineaarimoottorit voivat ylikuumentua nopeasti pystysuorassa ajettaessa tai vaatia vastapainoa.

Moottorin valinta voi myös sisältää kompromisseja. Tavalliset pyörivät moottorit ovat halvin vaihtoehto, mutta ne lisäävät käyttöjärjestelmän tilantarvetta. Lineaarimoottorit vievät vähemmän tilaa, mutta ovat kalliimpia, koska niissä on enemmän magneetteja kuin pyörivässä moottorissa ja ne vaativat lineaarisen kooderin. Kuularuuvikäyttöiset vaiheet voivat käyttää lineaarisia koodereita, mutta moottorin ja kuularuuvin pyörivät anturit toimivat usein yhtä hyvin ja maksavat vähemmän. Askelmoottorien tai servomoottorien käyttöön liittyy myös kompromisseja. Askelaskelmat ovat halvempia, mutta servomoottoreilla on parempi suorituskyky suurilla nopeuksilla.

Vaihtoehtona kuularuuvivetoiseen vaiheeseen on kehyksetön moottori. Kehyksetön moottori on tavallinen harjaton moottori, joka on rakennettu näyttämöön. Roottorimagneetit liitetään suoraan kuularuuviakseliin ja staattorin käämit on integroitu portaan päähän. Tämä kokoonpano eliminoi moottorin liittimen, mikä säästää useita tuumaa tilaa. Kytkimen puuttuminen vähentää hystereesiä ja moottori-kuula-ruuviliitoksen kiertymistä, mikä parantaa suorituskykyä. Vaihevalmistajien tulee tarjota moottoreista ja koodereista asiantuntemusta auttaakseen määrittämään sovelluksen parhaan kokonaisratkaisun.

Kun järjestelmän liikkeen mekaaniset ja sähköiset näkökohdat on ymmärretty hyvin ja vaiheet valittu, ohjausjärjestelmän yksityiskohdat voidaan ratkaista. Ohjausjärjestelmän tulee olla yhteensopiva käyttöelektroniikan kanssa, kiinnittäen erityistä huomiota siihen, että kaikki taajuusmuuttajat eivät anna palautetietoa liittimistä. Ihannetapauksessa ohjaimen tulisi liittää suoraan anturin ja toimilaitteen signaaleihin ilman lisälaitteita. Ohjaimella tulee myös olla tarpeeksi suorituskykyä sulkemaan ohjaussilmukat järjestelmän luonnollisilla datanopeuksilla tai koordinoimaan samanaikaisesti useiden liikeakselien liikettä tarpeen mukaan.